Selektado de Protektaj Aparatoj Kontraŭ Trotuaroj por PV-Sistemoj - Tipoj de SPD-oj

Fotovoltaika (FV) elektroproduktado estas ŝlosila fonto de renovigebla energio kaj estas tre ekonomie konkurenciva kompare kun tradicia elektroproduktado. Malgrandaj distribuitaj FV-sistemoj, kiel ekzemple tegmentaj sunpaneloj, fariĝas ĉiam pli popularaj. Tegmentaj FV-sistemoj implikas kaj AC kaj DC-distribuon kun tensioj atingantaj ĝis 1500V. La DC-flanko, precipe la FV-paneloj, povas esti rekte eksponita al fulmobatoj en altriskaj areoj, igante ilin vundeblaj al fulmodamaĝo.

Fulmoprotekto por konstruaĵoj estas dividita en eksteran protekton (Fulmoprotekta Sistemo, LPS) kaj internan protekton (Turnoprotektaj Mezuroj, SPM), bazitan sur fulmorisko. Turnoprotektaj Aparatoj (TPI), kiel parto de la interna protekto, protektas kontraŭ pasemaj trotensioj kaŭzitaj de atmosfera fulmo aŭ ŝaltiloperacioj. TPI-oj estas instalitaj ekster la protektita ekipaĵo kaj ĉefe funkcias jene: kiam ne estas turno en la elektra sistemo, la TPI ne signife influas la normalan funkciadon de la sistemo, kiun ĝi protektas. Kiam okazas turno, la TPI ofertas malaltan impedancon, deturnante la turnofluon tra si mem kaj limigante la tension al sekura nivelo. Post kiam la turno pasis kaj ajna resta kurento estingiĝis, la TPI revenas al alta impedanca stato.

1. La Instala Loko de Surge Protektaj Aparatoj (SPD)

La installoko de SPD-oj estas determinita laŭ la grado de fulmominaco kaj surbaze de la koncepto de Fulmoprotektaj Zonoj (LPZ) en IEC 62305. Pasemaj supertensioj estas laŭgrade reduktitaj al sekura nivelo, kiu devas esti sub la eltena tensio de la protektata ekipaĵo. Kiel ilustrite en Figuro, SPD-oj estas instalitaj ĉe la limoj de ĉi tiuj zonoj, naskante la koncepton de plurnivela trotensioprotekto uzata en malalttensiaj sistemoj. Por FV-sistemoj, la fokuso estas malhelpi fulmotensiojn eniri tra la AC kaj DC flankoj, tiel protektante kritikajn komponentojn kiel invetiloj.

2. Testklasoj de Aparatoj Kontraŭ Trotensioprotektiloj (SPD)

Laŭ IEC 61643-11, SPD-oj estas klasifikitaj en tri testkategoriojn bazitajn sur la tipo de fulmokurenta impulso, kiun ili estas desegnitaj por elteni. Tipo I-testoj (markitaj kiel T1) celas simuli partajn fulmokurentojn, kiuj povas esti kondukitaj en konstruaĵon. Ĉi tiuj uzas 10/350 µs-ondformon, kiel montrite en Figuro blovo, kaj estas tipe aplikataj ĉe la limo inter LPZ0 kaj LPZ1 - ekzemple ĉe ĉefaj distribuaj tabuloj aŭ malalttensiaj transformilaj alkonektiloj. SPD-oj por ĉi tiu nivelo estas kutime de la tensioŝaltila tipo, kun komponantoj kiel gasaj malŝarĝaj tuboj aŭ sparkfendetoj (ekz., kornofendetoj aŭ grafitaj fendetoj).

Tipo II (T2) kaj Tipo III (T3) testoj uzas pli mallongdaŭrajn impulsojn. Tipo II SPD-oj estas kutime tensiolimigaj aparatoj, kiuj uzas komponantojn kiel metaloksidaj varistoroj (MOV-oj). Ili estas testitaj kun nominala malŝarĝa kurento uzante 8/20 µs-an kurentan ondformon (vidu Figuron blovo), kaj respondecas pri plua limigo de la resta plialtiĝo venanta de la kontraŭflua protekta aparato. Tipo III testoj uzas kombinitan ondogeneratoron kun 1,2/50 µs tensio kaj 8/20 µs-a kurentimpulso (vidu Figuron sube), simulante plialtiĝojn pli proksime al fina uzo de ekipaĵo.

3. Konekta Tipo de Protekta Aparato Kontraŭ Troŝoj (SPD-oj)

Ekzistas du ĉefaj reĝimoj de protekto kontraŭ pasemaj supertensioj. La unua estas komunreĝima protekto (CT1), kiu estas destinita por protekti kontraŭ trotensioj inter vivaj konduktiloj kaj PE (protekta tero). Fulmotrafoj, ekzemple, povas enkonduki altajn tensiojn relative al tero en sistemon. Komunreĝima protekto helpas mildigi la efikon de tiaj eksteraj perturboj, kiel fulmo, kiel ilustrite sube.

La dua estas diferenciala reĝima protekto (CT2), kiu protektas kontraŭ trotensioj inter la linia konduktilo (L) kaj la neŭtrala konduktilo (N). Ĉi tiu tipo de protekto estas aparte grava por trakti internajn perturbojn, kiel ekzemple elektran bruon aŭ interferon generitan ene de la sistemo mem, kiel montrite en la diagramo sube.

Per efektivigo de unu aŭ ambaŭ el ĉi tiuj protektaj reĝimoj, elektraj sistemoj povas esti pli bone ŝirmitaj kontraŭ eblaj fontoj de trotensioj, finfine plibonigante la longvivecon kaj fidindecon de konektita ekipaĵo.

Gravas noti, ke la elekto de SPD-protektreĝimoj devas kongrui kun la ekzistanta terkonekta sistemo. Por TN-sistemoj, kaj CT1 kaj CT2-protektreĝimoj povas esti uzataj. Tamen, en TT-sistemoj, CT1 povas esti aplikata nur post RCD. En IT-sistemoj - precipe tiuj sen neŭtrala konduktilo - CT2-protekto ne aplikeblas. Ĉi tio estas kritika konsidero en DC-distribuaj sistemoj, kiuj uzas IT-terkonektajn konfiguraciojn. Detalojn oni povas trovi en la suba tabelo.

4. Ŝlosilaj Parametroj de Surĝaj Protektaj Aparatoj (SPD)

Laŭ la internacia normo IEC 61643-11, la karakterizaĵoj kaj testoj de SPD-oj konektitaj al malalttensiaj potencdistribuaj sistemoj estas difinitaj, kiel montrite en Figuro 7.

(1) Nivelo de Protekto de Tensio (Supren)

La plej grava aspekto en la elekto de SPD estas ĝia tensioprotektnivelo (Up), kiu karakterizas la efikecon de la SPD en limigo de la tensio inter terminaloj. Ĉi tiu valoro devus esti pli alta ol la maksimuma fiksa tensio. Ĝi estas atingita kiam la kurento fluanta tra la SPD egalas la nominalan malŝarĝan kurenton In. La elektita tensioprotektnivelo devas esti pli malalta ol la impulsa eltena tensio Uw de la ŝarĝo. En kazo de fulmotrafoj, la tensio trans la SPD-terminaloj estas ĝenerale tenata sub Up. Por FV-sistemoj de kontinua kurento, la ŝarĝo kutime rilatas al FV-moduloj kaj invetiloj.

(2) Maksimuma Kontinua Funkciiga Tensio (Uc)

Uc estas la maksimuma kontinua tensio, kiu povas esti kontinue aplikata al la protekta reĝimo de la SPD. Ĝi estas elektita surbaze de la nominala tensio kaj la terkonekta konfiguracio de la sistemo kaj servas kiel la aktiviga sojlo de la SPD. Por la kontinua flanko de FV-sistemoj, Uc devus esti pli granda ol aŭ egala al la Uoc Max de la FV-aro. Uoc Max rilatas al la plej alta malfermcirkvita tensio inter la vivaj terminaloj kaj inter la viva terminalo kaj tero ĉe la difinita punkto de la FV-aro.

(3) Nominala Malŝarĝa Kurento (In)

Jen la pinta valoro de 8/20 μs ondforma kurento fluanta tra la SPD, uzata por Tipo II-testoj kaj por antaŭkondiĉaj testoj en Tipo I kaj Tipo IIIEC postulas, ke la SPD povu elteni almenaŭ 19 malŝarĝojn de 8/20 μs ondforma kurento. Ju pli alta la In-valoro, des pli longa la vivdaŭro de la SPD, sed la kosto ankaŭ pliiĝas.

(4) Impulsa kurento (Iimp)

Difinita per tri parametroj: kurenta pinto (Ipeak), ŝargo (Q), kaj specifa energio (W/R), ĉi tiu kurento estas uzata en Tipo I testoj. La tipa ondformo estas 10/350 μs.